JP2012169939A - 移動局、無線通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアアグリゲーション（ＣＡ）が適用される無線通信システムにおいて各コンポーネントキャリア（ＣＣ）において送信可能な最大送信電力を決定する技術を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様は、キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムにおいて使用される移動局であって、基地局から、アップリンク通信のために各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信する制御信号受信部と、各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定する最大送信電力決定部と、前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てる送信電力制御部とを有する移動局に関する。
【選択図】図７

Description

本発明は、一般に無線通信システムに関し、より詳細には、キャリアアグリゲーション技術を利用する無線通信システムに関する。

ＬＴＥ方式では、アップリンク無線アクセス方式として直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が使用され、ダウンリンク無線アクセス方式としてシングルキャリア周波数分割多重接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が使用される。

ＯＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアによりデータを伝送するマルチキャリア伝送方式である。ＯＦＤＭＡ方式によると、サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に配置することによって、高速伝送を実現し、周波数の利用効率を向上させることが可能である。

ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を分割し、各移動局に異なる周波数帯域を割当てることによりデータを伝送するシングルキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡ方式によると、送信電力の変動を抑えることができるため、移動局の消費電力を低減することが可能である。

ところで、現在標準化団体３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の発展型であるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式の標準化が進められている。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式では、ＬＴＥ方式とのバックワードコンパチビリティを保持しながら、ＬＴＥを上回るスループットを実現するため、キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）技術が導入される。ＣＡでは、コンポーネントキャリア（ＣＣ：Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれる複数のＬＴＥキャリアを同時に用いて通信が実行される。

３ＧＰＰ ＴＳ３６．１０１ ３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１３

ＬＴＥ方式では、移動局がアップリンクで送信可能な最大送信電力は、基本的には移動局の電力能力、割り当てられたリソースブロック、適用される変調方式、隣接キャリア干渉などに基づき決定される。具体的には、各移動局は、アップリンクで送信可能な最大送信電力Ｐ_ｃｍａｘをＰ_ｃｍａｘ＿Ｌ＜Ｐ_ｃｍａｘ＜Ｐ_ｃｍａｘ＿Ｈの範囲内で決定する。ここで、下限値Ｐ_ｃｍａｘ＿Ｌと上限値Ｐ_ｃｍａｘ＿Ｈとは、それぞれ以下のように規定される。

Ｐ_ｃｍａｘ＿Ｌ＝Ｍｉｎ｛Ｐ_ＥＭＡＸ−ΔＴ_ｃ，Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}−（ＭＰＲ＋Ａ-ＭＰＲ）−ΔＴ_ｃ｝
Ｐ_ｃｍａｘ＿Ｈ＝Ｍｉｎ｛Ｐ_ＥＭＡＸ，Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}｝
ただし、Ｐ_ＥＭＡＸはネットワーク側から通知される移動局の最大送信電力を表し、ΔＴ_ｃは帯域の端のリソースブロックを利用する際に許容可能な緩和量を表し、Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}は、移動局の送信可能な最大送信電力を表し、ＭＰＲ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）は変調方式(ＱＰＳＫなど)とリソースブロック数により定められる許容可能な緩和量を表し、Ａ-ＭＰＲ（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）は隣接する他システムへの干渉を与えないために許容可能な緩和量を表す。

しかしながら、ＣＡが利用されるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式では、各ＣＣに対して送信電力を決定することが必要とされる。

本発明の課題は、ＣＡが適用される無線通信システムにおいて各ＣＣにおいて送信可能な最大送信電力を決定する技術を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムにおいて使用される移動局であって、基地局から、アップリンク通信のために各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信する制御信号受信部と、各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定する最大送信電力決定部と、前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てる送信電力制御部とを有する移動局に関する。

本発明の他の態様は、キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムであって、アップリンク通信のために各キャリアコンポーネントにリソースブロックを割当てる基地局と、前記キャリアコンポーネントを同時に用いて前記割り当てられたリソースブロックによりアップリンク通信する移動局とを有し、前記移動局は、前記基地局から、前記各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信する制御信号受信部と、各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定する最大送信電力決定部と、前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てる送信電力制御部とを有する無線通信システムに関する。

本発明の他の態様は、キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムにおいてアップリンク通信のキャリアコンポーネントの送信電力を決定する方法であって、基地局から、前記各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信するステップと、各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定するステップと、前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てるステップとを有する方法に関する。

本発明によると、ＣＡが適用される無線通信システムにおいて各ＣＣにおいて送信可能な最大送信電力を決定することができる。

図１は、割当帯域幅の相違による各キャリアコンポーネントの受信品質を示す概略図である。 図２は、割当帯域幅の差分によるキャリアアグリゲーションのカバレッジを示す概略図である。 図３は、伝搬損失の差分による各キャリアコンポーネントの受信品質を示す概略図である。 図４は、伝搬損失の差分によるキャリアアグリゲーションのカバレッジを示す概略図である。 図５は、本発明の一実施例による無線通信システムを示すブロック図である。 図６は、本発明の一実施例によるカバレッジ優先型配分とスループット優先型配分とを示す概略図である。 図７は、本発明の一実施例による移動局を示すブロック図である。 図８は、本発明の一実施例による基地局を示すブロック図である。 図９は、本発明の一実施例による無線通信システムにおける処理を示すシーケンス図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

キャリアアグリゲーション（ＣＡ）を利用したＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式では、各コンポーネントキャリア（ＣＣ）に対してアップリンクで送信可能な最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}が規定される必要がある。１つの方法として、ＬＴＥ方式において規定されたＰ_ｃｍａｘをＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}に適用し、各ＣＣに対して同一のＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}を使用することが考えられる。すなわち、各ＣＣに等しい電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}が配分される。しかしながら、各ＣＣへの等電力配分は、各ＣＣへの電力配分を個別に調整するよりも相対的にシンプルな電力制御構成により実現可能であり、また個別に調整する場合に必要となる追加的な情報が不要であるという効果を有する一方、以下のようないくつかの問題が想定される。

第１に、ＣＣ間における割当帯域幅の相違に起因する問題が考えられる。すなわち、一般に基地局は各ＣＣに対して同数のリソースブロックを割り当てるとは限らず、ＣＣ間で割り当てられるリソースブロック数が異なる可能性がある。このような状況の下で各ＣＣに等電力が配分されると、図１に示されるように、アップリンクの受信品質が異なってくる可能性がある。すなわち、相対的に少ないリソースブロックが割り当てられたＣＣ_１（図１の左側の周波数帯域）より、相対的に多くのリソースブロックが割り当てられたＣＣ_２（図１の右側の周波数帯域）の受信品質が低くなることが予想される。各ＣＣに同数のリソースブロックが割り当てられた場合には、各ＣＣへの等電力配分は、各ＣＣに対して同等の受信品質を実現し、図２（ａ）に示されるように、ＣＣ間で同等のカバレッジを実現することを可能にする。他方、各ＣＣに異なる個数のリソースブロックが割り当てられた場合には、各ＣＣへの等電力配分は、ＣＣ間の受信品質を異なるものにし、図２（ｂ）に示されるように、ＣＣ間でカバレッジに相違が生じてくる。図２では、比較のためにＬＴＥ方式でのカバレッジが示されているが、ＣＡ技術では移動局（ＵＥ）の電力が複数のＣＣに配分されるため、一般にＬＴＥ方式のカバレッジがＣＡ技術によるカバレッジより広くなることは容易に理解されるであろう。従って、各ＣＣに割り当てられるリソースブロック数の相違を考慮して、すなわち、割当帯域幅の差分を考慮して、各ＣＣの最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}を規定することが好ましい。

第２に、ＣＣ間における伝搬損失の相違に起因する問題が考えられる。すなわち、電波は周波数に応じて電波伝搬距離が異なるという性質を有している。一般に、周波数が低いほど電波伝搬距離は大きくなり、周波数が高いほど電波伝搬距離は小さくなる。このため、図３に示されるように、２つの異なる周波数レベルのＣＣ_１とＣＣ_２が使用される状況の下で各ＣＣに等電力が配分されると、電波伝搬距離の相違によってＣＣ_１とＣＣ_２との間で図示されるような伝搬損失量の相違が生じてくる。典型的には、ＣＣ_１として８００ＭＨｚの周波数帯域が想定され、ＣＣ_２として２ＧＨｚの周波数帯域が想定される。この伝搬損失量の相違によって、ＣＣ間のアップリンクの受信品質が異なってくる可能性がある。このため、図４に示されるように、各ＣＣへの等電力配分によってＣＣ間でカバレッジに相違が生じてくる。

まず、図５を参照して、本発明の一実施例による無線通信システムを説明する。本実施例による無線通信システムは、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）技術を利用して無線通信を行うＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムである。ＣＡでは、広帯域伝送を可能にするため、コンポーネントキャリア（ＣＣ）と呼ばれる複数のキャリアを同時に用いて通信が実行される。しかしながら、本発明は、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムに限定されるものでなく、複数のキャリアを同時に用いて通信する何れか適切な無線通信システムに適用されてもよい。

図５は、本発明の一実施例による無線通信システムを示すブロック図である。図５に示されるように、無線通信システム１０は、基地局５０と移動局１００とを有する。図示された実施例では、１つの基地局５０しか示されていないが、典型的には、無線通信システム１０では、当該システムのサービスエリアをカバーするよう複数の基地局５０が配置される。基地局５０は、ある地理的エリアをカバーし、当該エリアに在圏する移動局１００と無線通信することによって、移動局１００に各種通信サービスを提供する。なお、以下の実施例では、ＣＡ技術における複数のＣＣを用いたアップリンク通信における各ＣＣに対する送信電力制御方法が説明される。しかしながら、本発明による各ＣＣの送信電力制御方法はこれに限定されるものでなく、ＣＡ技術を利用したダウンリンク通信にも同様に適用されてもよい。

本実施例による移動局１００は、典型的には、携帯電話端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータなどのユーザ装置（ＵＥ）である。移動局１００は、典型的には、補助記憶装置、メモリ装置、ＣＰＵ、通信装置、表示装置、入力装置などの各種ハードウェアリソースの１以上から構成される。補助記憶装置は、ハードディスクやフラッシュメモリなどから構成され、後述される各種処理を実現するプログラムやデータを格納する。メモリ装置は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵは、情報を処理するプロセッサとして機能し、メモリ装置に格納されたプログラムに従って後述される各種機能を実現する。通信装置は、ネットワークを介しサーバなどの他の装置と通信するために、基地局５０と無線接続するための各種通信回路から構成される。

次に、図６〜７を参照して、本発明の一実施例による移動局を説明する。本実施例による移動局は、ＣＡを利用した無線通信システムにおいて使用される。ＣＡを利用した無線通信システムでは、移動局は、アップリンク通信のため基地局により割り当てられた各ＣＣに対して送信電力を決定しなければならない。上述したように、基地局によりスケジューリングされる各ＣＣのリソースブロック及び各ＣＣの伝搬損失量を考慮して各ＣＣにおける送信電力を決定することが好ましい。すなわち、各ＣＣに割り当てられるリソースブロック数の相違に基づく割当帯域幅の差と、割り当てられた周波数帯域の周波数レベルの相違に基づく伝搬損失の差とを考慮して各ＣＣにおける送信電力を決定することが好ましい。

まずＣＣ間の割当帯域幅差については、移動局は、基地局によって各ＣＣに割り当てられたリソースブロック数に比例して送信電力を分配する。すなわち、多くのリソースブロックが割り当てられたＣＣについては、より多くの送信電力を分配するようにし、少ないリソースブロックが割り当てられたＣＣについては、より少ない送信電力を分配するようにする。このように、割当帯域幅についてＣＣ間の電力密度が等しくなるように電力を配分することによって、ＣＣ間の基地局における受信品質をほぼ同等のものとすることが可能となり、これによりＣＣ間で同等のカバレッジを実現することが可能となる。

次にＣＣ間の伝搬損失差については、移動局は、基地局における受信品質差を補償するよう伝搬損失量が大きい周波数帯域により多くの送信電力を配分する。これにより、図６（ａ）に示されるように、ＣＣ間の基地局における受信品質をほぼ同様のものとすることが可能となり、ＣＣ間で同等のカバレッジを実現することが可能となる（カバレッジ優先型配分）。

他方、受信品質差を補償する代わりに、アップリンク通信全体のスループットを最大化させたいという要求もある。例えば、移動局が基地局の近傍に在圏しているとき、移動局は伝搬損失による影響を受けにくいと考えられる。このように伝搬損失が通信にそれほど大きな影響を与えない場合、ＣＣ間で同等のカバレッジを実現させることよりも、アップリンク通信全体のスループットを向上させるようＣＣ間で送信電力を配分することが好ましい。この場合、移動局は、図６（ｂ）に示されるように、注水（Ｗａｔｅｒ Ｆｉｌｉｎｇ）原理に従って伝搬損失の小さな周波数帯域により多くの送信電力を配分し、アップリンク通信全体のスループットを向上させることが可能となる（スループット優先型配分）。

図７は、本発明の一実施例による移動局を示すブロック図である。図示された実施例では、移動局１００は、ＣＡ技術を利用したＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式により通信可能なユーザ装置（ＵＥ）であるが、本発明による移動局はこれに限定されるものでない。本発明による移動局は、複数の周波数帯域を同時に用いて無線通信する他の何れか適切なユーザ装置であってもよい。

図７に示されるように、移動局１００は、制御信号受信部１１０と、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ計算部１２０と、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ計算部１３０と、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０と、送信電力制御部１５０と、ＰＨＲ・Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}フィードバック部１６０とを有する。

制御信号受信部１１０は、基地局５０から制御信号を受信する。この制御信号は、典型的にはアップリンク通信のための各種制御情報から構成され、基地局５０によって各ＣＣに割り当てられたリソースブロックなどのスケジューリング情報を含む。制御信号受信部１１０は、受信した制御信号からスケジューリング情報を抽出し、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ計算部１２０、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ計算部１３０及び送信電力制御部１５０に提供する。

Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ計算部１２０は、各ＣＣについて移動局１００の送信可能な最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}の範囲の上限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈを算出する。具体的には、制御信号受信部１１０からスケジューリング情報を受信すると、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ計算部１２０は、リソースブロックが割り当てられた各ＣＣについて、
Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ＝Ｍｉｎ｛Ｐ_ＥＭＡＸ，Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}｝
を計算し、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}の上限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈを算出する。ここで、Ｐ_ＥＭＡＸは、基地局５０から通知される、基地局１００によって移動局１００に許可された各ＣＣにおける最大送信電力を表し、Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}は、移動局１００が送信可能な電力量（２３ｄＢｍなど）を表す。なお、本発明はこれに限定されるものでなく、移動局１００の送信可能な最大送信電力の上限値は、基地局５０によって許可された最大送信電力と移動局１００が送信可能な最大送信電力とを超過しない値に設定されさえすればよい。Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ計算部１２０は、このようにして算出したＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿ＨをＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０に通知する。

Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ計算部１３０は、各ＣＣについて移動局１００の送信可能な最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}の範囲の下限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌを算出する。具体的には、制御信号受信部１１０からスケジューリング情報を受信すると、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ計算部１３０は、リソースブロックが割り当てられた各ＣＣについて、
Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ＝Ｍｉｎ｛Ｐ_ＥＭＡＸ−ΔＴ_ｃ，Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}−（ＭＰＲ＋Ａ-ＭＰＲ）−ΔＴ_ｃ，Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}−ｇ（ｃ_ｉ）−ΔＴ_ｃ｝
を計算し、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌを算出する。ここで、Ｐ_ＥＭＡＸは、基地局５０から通知される、基地局１００によって移動局１００に許可された各ＣＣにおける最大送信電力を表し、ΔＴ_ｃは、帯域の端のリソースブロックを利用する際に許容可能な緩和量を表し、Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}は、移動局１００の送信可能な最大送信電力を表し、ＭＰＲ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）は、変調方式(ＱＰＳＫなど)とリソースブロック数により定められる許容可能な緩和量を表し、Ａ-ＭＰＲ（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）は、隣接する他システムへの干渉を与えないために許容可能な緩和量を表す。さらに、コンポーネントキャリアｃ_ｉの関数ｇ（ｃ_ｉ）は、
ｇ（ｃ_ｉ）＝ｇ_ＲＢ（ｃ_ｉ）＋ｇ_ＰＬ（ｃ_ｉ），
ｇ_ＲＢ（ｃ_ｉ）＝１０×ｌｏｇ_１０１０×（ａｖｅ（ＲＢ（ｃｃ））／ＲＢ（ｃ_ｉ）），
ｇ_ＰＬ（ｃ_ｉ）＝ｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）又はｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ），
ｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）＝−１０×ｌｏｇ_１０１０（（（Σ１０^{ＰＬ（ｃｃ）／１０}）−１０^{ＰＬ（ｃｉ）／１０}）／Σ１０^{ＰＬ（ｃｃ）／１０}），
ｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ）＝−１０×ｌｏｇ_１０１０（１０^{ＰＬ（ｃｉ）／１０}／Σ１０^{ＰＬ（ｃｃ）／１０}）により定義される。ここで、パラメータＲＢ（ｃｃ）は、すべてのキャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの総数を表し、パラメータＲＢ（ｃ_ｉ）は、キャリアコンポーネントｃ_ｉに割り当てられたリソースブロックの個数を表す。また、パラメータＰＬ（ｃｃ）は、キャリアコンポーネント全体の伝搬損失量を表し、パラメータＰＬ（ｃ_ｉ）は、キャリアコンポーネントｃ_ｉの伝搬損失量を表す。

関数ｇ_ＲＢ（ｃ_ｉ）はＣＣ間の割当帯域幅の相違を補償するためのものである。関数ｇ_ＲＢ（ｃ_ｉ）によると、多くのリソースブロックが割り当てられたＣＣについては、より多くの送信電力を分配するようにし、少ないリソースブロックが割り当てられたＣＣについては、より少ない送信電力を配分することができる。このように、割当帯域幅についてＣＣ間の電力密度が等しくなるように電力を配分することによって、ＣＣ間の基地局５０における受信品質をほぼ同等のものとすることが可能となり、これによりＣＣ間で同等のカバレッジを実現することが可能となる。なお、関数ｇ_ＲＢ（ｃ_ｉ）は単なる一例であり、本発明はこれにに限定されるものでない。各ＣＣに対して割り当てられたリソースブロック数に比例して送信電力を配分することを可能にする他の何れか適切な関数が利用されてもよい。

関数ｇ_ＰＬ（ｃ_ｉ）はＣＣ間の伝搬損失量の相違を補償するためのものである。関数ｇ_ＰＬ（ｃ_ｉ）は、上述したカバレッジ優先型（Ｃｏｖｅｒａｇｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｔｙｐｅ）配分に対応するｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）と、上述したスループット優先型（Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｔｙｐｅ）配分に対応するｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ）との何れか１つから構成される。ｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）とｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ）との何れを使用するかは、基地局５０からの制御信号により指定されてもよいし、又は移動局１００が決定するようにしてもよい。

関数ｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）は、カバレッジ優先型配分に対応するものである。関数ｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）によると、基地局５０における受信品質差を補償するよう伝搬損失が大きい周波数帯域により多くの送信電力が配分される。これにより、ＣＣ間の基地局における受信品質をほぼ同等のものとすることが可能となり、ＣＣ間で同等のカバレッジを実現することが可能となる。なお、関数ｇ_ｃｐ（ｃ_ｉ）は単なる一例であり、本発明はこれに限定されるものでない。受信品質差を補償するよう伝搬損失が大きい周波数帯域により多くの送信電力を配分することを可能にする他の何れか適切な関数が利用されてもよい。

関数ｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ）は、スループット優先型配分に対応するものである。関数ｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ）によると、伝搬損失の小さな周波数帯域により多くの送信電力が配分される。これにより、アップリンク通信全体のスループットを向上させることが可能となる。なお、関数ｇ_ｔｐ（ｃ_ｉ）は単なる一例であり、本発明はこれに限定されるものでない。伝搬損失の小さな周波数帯域により多くの送信電力を配分することを可能にする他の何れか適切な関数が利用されてもよい。

上記に示したＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌは、３つの項により構成されているが、一般的に、ＭＰＲやＡ-ＭＰＲは利用する帯域により制限されるパラメータであり、その値は小さい。しかしながら、関数ｇは他のＣＣでの利用状況によりその値が変化し、例えば、ＣＣ１のリソースブロック数が１であり、ＣＣ２のリソースブロック数が５０である場合には、ｇ（ｃ_１）は１／５０＝１７ｄＢと大きな数値となる。そのため、ＣＡを利用した際には、関数ｇを含む第３項が選択される可能性が高くなる。

Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ計算部１３０は、このようにして算出したＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿ＬをＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０に通知する。

Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０は、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ計算部１２０から受信した上限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿ＨとＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌ計算部１３０から受信した下限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌとの範囲内で、基地局５０により割り当てられた各ＣＣの最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}を決定する。この際、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}の決定方法は、各移動局１００に搭載されるＲＦ回路の特性を考慮して、各移動局１００において決定される。決定された各ＣＣの最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}は、下限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌの大きなＣＣに対しては大きな値に設定されることになる。Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０は、決定したＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}を送信電力制御部１５０及びＰＨＲ・Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}フィードバック部１６０に提供する。

送信電力制御部１５０は、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０から提供された各ＣＣの決定された最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}に基づき、制御信号受信部１１０から提供されたスケジューリング情報、具体的には割り当てられたリソースブロック数により各ＣＣの送信電力を制御する。より具体的には、送信電力制御部１５０は、３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１３に記載されている送信電力の決定方法に基づき、各リソースブロックあたりの送信電力を決定し、この決定されたリソースブロックあたりの送信電力とスケジューリングにより割り当てられたリソースブロック数とを乗算し、各ＣＣの実際の送信電力を決定する。Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}は、各ＣＣに割り当てられる最大送信電力であるため、各ＣＣに実際に割り当てられる送信電力は、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}以下となる。従って、実際の送信電力と最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}との間には誤差があり、この誤差はＰＨＲ（Ｐｏｗｅｒ Ｈｅａｄ Ｒｏｏｍ）と呼ばれ、移動局１００の残りの送信電力を表す。送信電力制御部１５０は、各ＣＣの実際の送信電力をＰＨＲ・Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}フィードバック部１６０に提供する。

ＰＨＲ・Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}フィードバック部１６０は、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}決定部１４０から提供された各ＣＣの決定された送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}と送信電力制御部１５０から提供された各ＣＣの実際の送信電力とから各ＣＣのＰＨＲを算出し、各ＣＣの送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}と共に算出したＰＨＲをフィードバック情報として基地局５０に通知する。

このようにして、移動局１００は、基地局５０によって割り当てられた各ＣＣの割当帯域幅の差と伝搬損失の差とを考慮して各ＣＣの送信電力を決定することができる。

次に、図８を参照して、本発明の一実施例による基地局を説明する。本実施例による基地局は、ＣＡを利用した無線通信システムで使用される。すなわち、基地局は、移動局１００とのアップリンク通信について、各ＣＣにおいて移動局が利用可能なリソースブロックをスケジューリングし、スケジューリング情報を制御信号により移動局に通知する。また、基地局は、移動局から通知されたフィードバック情報の各ＣＣの送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}とＰＨＲとを考慮して移動局に割り当てるリソースブロック数を決定する。

図８は、本発明の一実施例による基地局を示すブロック図である。図示された実施例では、基地局５０は、ＣＡ技術を利用したＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式により通信可能な基地局（ＢＳ）あるが、本発明による基地局はこれに限定されるものでない。本発明による基地局は、複数の周波数帯域を同時に用いて無線通信する他の何れか適切な基地局装置であってもよい。

図８に示されるように、基地局５０は、フィードバック情報受信部２１０と、上り回線スケジューリング部２２０と、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法情報保持部２３０と、制御信号送信部２４０とを有する。

フィードバック情報受信部２１０は、移動局１００からフィードバック情報を受信する。このフィードバック情報は、移動局１００における各ＣＣのＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}及びＰＨＲを含む。フィードバック情報受信部２１０は、受信したフィードバック情報から各ＣＣのＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}及びＰＨＲを抽出し、上り回線スケジューリング部２２０に提供する。

上り回線スケジューリング部２２０は、移動局１００との間の無線状態や送信情報量などの各種パラメータと共に、フィードバック情報受信部２１０から提供されたＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}及びＰＨＲを利用して、上り回線をスケジューリングする。具体的には、上り回線スケジューリング部２２０は、同一基地局５０を利用可能である各移動局１００の受信品質を測定し、その測定値に基づいて割り当て機会や割り当てるＣＣを決定する。上り回線スケジューリング部２２０は、送信機会が与えられた移動局１００に対して、対象となるＣＣのＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}及びＰＨＲを参照して、送信電力が十分に足りる量のリソースブロックを割り当てる。他方、上り回線スケジューリング部２２０は、ＰＨＲが小さなＣＣに対しては、さらに大きな送信電力の割当ては困難であると判断し、割り当てるリソースブロック数を維持又は減少させる。上り回線スケジューリング部２２０は、各ＣＣに対してスケジューリングしたリソースブロックを含むスケジューリング情報を制御信号送信部２４０に提供する。

Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法情報保持部２３０は、移動局１００において利用可能なＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}の各種計算方法を示す情報を保持する。上述したように、移動局１００は、ＣＣ間の伝搬損失の差を補償するため、カバレッジ優先型配分とスループット優先型配分との２つの計算方法を有し、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}の下限値を決定するのにこれらを選択的に使用している。Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法情報保持部２３０は、移動局１００が利用可能なこれら各種計算方法を保持し、制御信号送信部２４０に提供する。

制御信号送信部２４０は、上り回線スケジューリング部２２０から提供されたスケジューリング情報に基づき制御信号を生成し、移動局１００に送信する。生成された制御信号は、基地局５０のカバレッジエリア内に報知されてよいし、又は各移動局１００に個別に通知されてもよい。制御信号送信部２４０は、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法情報保持部２３０から移動局１００において利用可能なＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法を取得し、上り回線スケジューリング部２２０によって移動局１００に割り当てられた各ＣＣのリソースブロックに適したＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法を決定する。

例えば、制御信号送信部２４０は、移動局１００のサービス状況を確認し、スループットを重視して運用を行いたい場合には、スループット優先型配分の運用を用いるとしてもよい。また、他ユーザの状況を確認し、ユーザ数が多い場合には、高いスループットを実現できるユーザを増やした方がよいため、スループット重視型の運用を用いるとしてもよい。他方、ユーザ数が少ない場合には、ＣＡを効果的に活用するためにも、多くのユーザがＣＡを適用できるように、そのカバレッジを大きくする必要があり、その場合にはカバレッジ優先型配分を使用するとしてもよい。また、その運用形態はオペレータが選択することができるとしてもよい。

上述した実施例では、伝搬損失差を補償するために、カバレッジ優先型配分とスループット優先型配分との２つの計算方法が使用され、割当帯域幅差の補償には１つの計算方法のみを使用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、割当帯域幅差を補償するため複数の計算方法が利用されてもよい。

また、上述した実施例では、移動局１００が利用可能なＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法は予め移動局１００に保持され、これらから使用すべき計算方法が基地局により指定された。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでない。基地局５０が使用すべきＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法を適宜移動局１００に通知し、移動局１００が通知された計算方法に従って下限値Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌを算出するようにしてもよい。

次に、図９を参照して、本発明の一実施例による無線通信システムにおける処理を示すシーケンス図である。

ステップＳ１０１において、基地局５０は、上り回線をスケジューリングし、スケジューリング情報を含む制御信号を移動局１００に送信する。この制御信号は、移動局１００に割り当てられた上り回線のリソースブロックを示す上り回線帯域割当情報を含む。制御信号はさらに、移動局１００が使用すべきＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法を通知してもよい。

ステップＳ１０３において、移動局１００は、受信した制御信号から上り回線割当情報を抽出し、リソースブロックが割り当てられた各ＣＣについてＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｈ及びＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌを算出する。受信した制御信号においてＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}計算方法が指定されている場合、移動局１００は当該計算方法に従ってＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌを算出する。

ステップＳ１０５において、移動局１００は、算出したＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿ＨとＰ_{ｃｍａｘ，ｃ}＿Ｌとの範囲内で各ＣＣにおいて送信可能な最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}を決定する。

ステップＳ１０７において、移動局１００は、決定した最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}を超過しないように各ＣＣの送信電力を制御し、基地局５０との間でアップリンク通信を行う。

ステップＳ１０９において、移動局１００は、各ＣＣの最大送信電力Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}とＰＨＲとをフィードバック情報として基地局５０に通知する。

ステップＳ１１１において、基地局５０は、受信したフィードバック情報を考慮して上り回線をさらにスケジューリングする。

上述した実施例では、移動局１００が、割当帯域幅及び伝搬損失を考慮して各ＣＣにおいて送信可能な最大送信電力を算出した。他の実施例では、基地局５０において移動局１００の送信電力を考慮してスケジューリングするようにしてもよい。すなわち、基地局５０において割当帯域幅及び伝搬損失による受信品質の影響を考慮してスケジューリングするようにしてもよい。この場合、移動局１００は、各ＣＣに対して（Ｐ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}−ＭＰＲ）により算出される電力量を割当て、合計電力量がＰ_{ＰｏｗｅｒＣｌａｓｓ}（２３ｄＢｍなど）を超えないように実際の送信電力を決定する。実際には、ＰＨＲがフィードバックされる際の送信電力は、Ｐ_{ｃｍａｘ，ｃ}とＰＨＲとにより基地局５０にて把握することができる。加えて、ＰＨＲを送信する際のリソースブロック数もあらかじめ基地局５０のスケジューラにおいて決定される。そのため、基地局５０は、その場合の移動局１００が必要とする送信電力密度を把握することができる。この送信電力密度に基づき、基地局５０のスケジューラは、残りの送信電力に対して、追加可能なリソースブロック数を推定し割り当て制御を行う。また、送信電力とＰＨＲを受信した際の送信電力とその受信電力を基地局５０にて測定することが可能であるため、これらの差を利用して伝搬損失を推定することも可能である。基地局５０はこの伝搬損失を参照して、他の移動局１００の伝搬損失と比較して、ユーザ間の伝搬損失の比率に応じて割り当てをするとしてもよい。

さらなる他の実施例では、移動局１００は、各ＣＣに対して等電力を配分するようにしてもよい。上述した伝搬損失を考慮した実施例では、各ＣＣの伝搬損失量を示す伝搬損失情報を利用しなければならない。また、この伝搬損失情報を利用して、各ＣＣに対して個別に最大送信電力を算出するための構成を必要とする。各ＣＣへの等電力配分では、このような追加的な情報及び構成が不要であるという効果がある。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 無線通信システム
５０ 基地局
１００ 移動局

Claims (9)

1. キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムにおいて使用される移動局であって、
   基地局から、アップリンク通信のために各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信する制御信号受信部と、
   各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定する最大送信電力決定部と、
   前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てる送信電力制御部と、
   を有する移動局。
2. 前記最大送信電力決定部は、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に基づき算出された下限値以上となるように、前記キャリアコンポーネントの最大送信電力を決定する、請求項１記載の移動局。
3. 前記最大送信電力決定部は、各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数に比例して、前記各キャリアコンポーネントの最大送信電力の下限値を決定する、請求項２記載の移動局。
4. 前記最大送信電力決定部は、各キャリアコンポーネントの伝搬損失量の差分に基づく受信品質差を補償するように前記各キャリアコンポーネントの最大送信電力の下限値を決定する、請求項２記載の移動局。
5. 前記最大送信電力決定部は、前記伝搬損失量の小さなキャリアコンポーネントの最大送信電力の下限値を相対的に大きな値に決定する、請求項２記載の移動局。
6. 前記最大送信電力決定部は、前記制御信号に含まれる前記基地局からの指示に従って、各キャリアコンポーネントの伝搬損失量の差分に基づく受信品質差を補償するように前記各キャリアコンポーネントの最大送信電力の下限値を決定するか、又は前記伝搬損失量の小さなキャリアコンポーネントの最大送信電力の下限値を相対的に大きな値に決定するか選択する、請求項２記載の移動局。
7. 前記最大送信電力決定部により決定された各キャリアコンポーネントの最大送信電力と前記送信電力制御部により割り当てられた送信電力との差分を算出し、前記最大送信電力と前記算出された差分とを前記基地局に送信するフィードバック部をさらに有する、請求項１記載の移動局。
8. キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムであって、
   アップリンク通信のために各キャリアコンポーネントにリソースブロックを割当てる基地局と、
   前記キャリアコンポーネントを同時に用いて前記割り当てられたリソースブロックによりアップリンク通信する移動局と、
   を有し、
   前記移動局は、
   前記基地局から、前記各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信する制御信号受信部と、
   各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定する最大送信電力決定部と、
   前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てる送信電力制御部と、
   を有する無線通信システム。
9. キャリアアグリゲーションを利用する無線通信システムにおいてアップリンク通信のキャリアコンポーネントの送信電力を決定する方法であって、
   基地局から、前記各キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックを示す制御信号を受信するステップと、
   各キャリアコンポーネントに対して、前記キャリアコンポーネントに割り当てられたリソースブロックの個数及び／又は前記キャリアコンポーネントの伝搬損失量に応じて最大送信電力を決定するステップと、
   前記決定された最大送信電力を超過しないように、前記キャリアコンポーネントに送信電力を割り当てるステップと、
   を有する方法。

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